UV印刷技術(shù)

工業(yè)應(yīng)用UV硬化技術(shù)始自1960年代早期，德國木業(yè)公司使用于木才表面的涂料層硬化。全球首次使用UV平版印刷是在美國，英國隨即于公司1970年成功地使用（Holland,1997）。和傳統(tǒng)的平版印刷相比較，只算是極為年輕的新技術(shù)，但發(fā)展至今已成為非常重要的包裝印刷技術(shù)。今天，中國紙業(yè)網(wǎng)編輯帶大家走進(jìn)UV印刷，詳細(xì)介紹一下相關(guān)的工藝原理。

一般而言，UV并不是專應(yīng)用于平版印刷，它是一種以UV光源照射化學(xué)物，而該化學(xué)物當(dāng)中所含垢“光啟始劑（Photoinitiator）”受到UV光源的刺激，于極短時(shí)間內(nèi)（短于1秒）讓該化學(xué)物中所包含的“聚合單體（Polymer）”產(chǎn)生膠合硬化的“輻射硬化技術(shù)（Radiation Curing）”，一般稱為UV硬化（UV Curing）。國際上又將上與“電子束硬化技術(shù)（Electronic Beam Curing）”歸于同類，合稱UV/EBCuring。

UV硬化可以使用于各種傳統(tǒng)的印刷版式，包含凸版、彈性凸版（Flexo）、平版、網(wǎng)版等印刷，只要使用UV印墨，配合UV光源即完成主要的部分。平版UV印刷即是以平版印刷的架構(gòu)，使用UV印墨，配合UV光源而成，當(dāng)然一些非常重要的配合條件亦需同時(shí)達(dá)成方可。除了印刷外，使用透明的材料印刷物進(jìn)行UV上光亦是市場(chǎng)上廣為使用的上光方式。

一、平版UV印刷的特性

一般而言，UV印刷所具備的優(yōu)點(diǎn)為：

1.色彩飽和度高，色彩效果好。與傳統(tǒng)平版印刷相比較，平版UV印刷可以獲得比較高的色彩效果，對(duì)于色彩要求較嚴(yán)格的印刷品，可獲得較令人滿意的結(jié)果。

2.印紋光澤度高，視覺艷麗。與消光的底色搭配，可獲得令人激賞的視覺對(duì)比，對(duì)于強(qiáng)化產(chǎn)品的高品質(zhì)形象，極具助益（Tolliver,1998）。

3.適用于物性及化性完全不同的多類被印物，包含紙、紙板、塑膠、賽路絡(luò)、PVC、PE……等紙類與膠片類。此特性比傳統(tǒng)平版印刷能印刷更多的產(chǎn)品種類，有更寬廣的市場(chǎng)未來性。

4.于印刷同時(shí)可立即干燥，可大幅改善生產(chǎn)效率（RadTech,1998）。由于不需要等待油墨干燥時(shí)間，所以生產(chǎn)時(shí)間可以大幅縮短，印刷公司也可以節(jié)省許多儲(chǔ)存待干印件的空間，對(duì)成本節(jié)省多有助益。

5.由于印刷時(shí)立即干燥，故不需使用噴粉，于改善因?yàn)閲姺鬯鶎?dǎo)致的品質(zhì)問題，可以避免。

6.由于印刷時(shí)立即干燥，故可以不會(huì)像傳統(tǒng)平版印刷一般，印下來的48小時(shí)內(nèi)會(huì)有色彩變化情形發(fā)生（Ehrlitzer，1998）。

7.印紋的耐光性較佳。

8.印紋的耐磨擦性較佳。

9.對(duì)環(huán)境較為親和（RadTech，1998）。

除了前述的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，平版UV印刷是否沒有缺點(diǎn)？答案是它當(dāng)然會(huì)有一些缺點(diǎn)：

1.平版UV印刷的機(jī)器投資成本比傳統(tǒng)的平版印刷設(shè)備高，投資決策需更小心。

2.可以使用平版UV印刷的市場(chǎng)種類比傳統(tǒng)的平版印刷市場(chǎng)更廣，更分散，所以廠商若要投入發(fā)展此技術(shù)，應(yīng)先進(jìn)行市場(chǎng)的分析研究，以免投資設(shè)備后發(fā)生找不到訂單的風(fēng)險(xiǎn)。

3.平版UV印刷的印墨成本為傳統(tǒng)的平版印刷的印墨成本的3——4倍左右，材料成本高。印刷生產(chǎn)中的生產(chǎn)管理技術(shù)、制程技術(shù)，及成本控管，需要更嚴(yán)謹(jǐn)，否則成本損耗的比例會(huì)比傳統(tǒng)平版印刷高。

4.印墨儲(chǔ)存區(qū)需進(jìn)行較嚴(yán)格的溫度控制，需保持在20℃以下，倉儲(chǔ)成本較高（HostmannSteinberg ,1992）。

5.若紫外線外泄，對(duì)人員會(huì)產(chǎn)生健康上的影響。

6.平版UV印刷不若傳統(tǒng)平版印刷般普及，熟悉操作技術(shù)的人力供給，需仰賴自己培訓(xùn)。

一般而言，UV印刷會(huì)應(yīng)用到的技術(shù)種類，于下列簡單述之：

1. UV光源設(shè)備：包括燈管、反射罩、能量控制裝置、溫度控制裝置（或稱冷卻裝置）。

（1）燈管：UV光源所使用的燈管，最常用的種類為內(nèi)部填充水銀的水銀燈管

（Mercury Lamp），有些時(shí)候會(huì)添加其他的金屬，便如鎵（Gallium）。另外金屬鹵素?zé)艄�，及石英燈管（quartz lamp）也是常用的種類。目前多仰賴進(jìn)口。UV燈管所發(fā)出的電磁波長須介于200——400nm之間。

（2）反射罩：反射罩主要的功能為將UV電磁波反射回來，以增加UV的光源效率（UV Tech Publications，1991），另一個(gè)重要功能為維持燈管的工作溫度。反射罩表面通常為鋁制，反射率的要求通常需高達(dá)90%。

反射罩的基本型式有兩種，一為聚焦型，另一種為散焦型，隨制造商的發(fā)展，又有其他的延伸型式。

（3）能量控制裝置：此裝置的主要供能為控制UV燈管所發(fā)射出的UV能量為穩(wěn)定的，以維持硬化的效率及穩(wěn)定，以配合不同印刷速度的需求。有電子式設(shè)計(jì)，也有使用微電腦控制。

2.冷卻裝置：

由于UV燈管于發(fā)出UV電磁波時(shí)，也會(huì)發(fā)出IR（紅外線波），使得UV設(shè)備會(huì)在高溫中運(yùn)作（例如石英燈管的溫度可達(dá)600——800℃），如此除了會(huì)縮短設(shè)備的壽命外，對(duì)印刷品也容易引起伸縮的情況，導(dǎo)致印刷時(shí)規(guī)位無法套準(zhǔn)，所以冷卻裝置的重要性可見一斑。

3.供墨系統(tǒng)：

由于UV墨比傳統(tǒng)的平版印墨有較高的粘度，及較大的摩擦力，且對(duì)印刷機(jī)的組件（包括橡皮布、墨輥等）都會(huì)損傷，所以除了印刷時(shí)應(yīng)對(duì)墨槽中的墨應(yīng)持續(xù)地進(jìn)行攪拌外，供墨系統(tǒng)中的墨輥及橡皮布應(yīng)使用應(yīng)為UV印刷所設(shè)計(jì)。

又為了維持UV印墨的穩(wěn)定性，以免過高的溫度影響印墨的粘度，墨輥的溫控裝置也是重要的設(shè)備。

4.散熱及排氣裝置：

主要的功能為將機(jī)器內(nèi)部過多的熱能及因印墨聚合硬化時(shí)產(chǎn)生的臭氧排除之用。通常由排氣馬達(dá)及排氣管所組成。

5.印墨：

印墨品質(zhì)良好與否是直接影響UV印刷的最關(guān)鍵性因素。它除了會(huì)影響色彩表現(xiàn)與色域等傳統(tǒng)的品質(zhì)因素外，印墨的印刷適性更直接影響被印物印于印刷完成后印紋的附著力、強(qiáng)度、抗摩擦力等。光啟始劑及聚合單體種類及特性為關(guān)鍵性的基礎(chǔ)材料。

要控制UV印墨的附著力，為濕的UV墨與被印物接觸時(shí)，被印物的表面張力（單位：dynes/cm）必須高于印墨的表面張力（Schilstra，1997），才能產(chǎn)生良好的印墨附著，因此控制印墨及被印物的表面張力為UV印刷的重要技術(shù)。

6. UV能量量測(cè)設(shè)備：

于UV印刷當(dāng)中，因?yàn)閁V燈管老化、電源、印刷機(jī)速度等因素，需要控制UV能量保持穩(wěn)定，故量測(cè)UV能量的技術(shù)成為極重要的一環(huán)。

7.國外的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：

（1）市場(chǎng)穩(wěn)定的成長。

（2）應(yīng)用多色印刷及高精細(xì)表現(xiàn)的分色技術(shù)。包括Hi-Fi Color，及隨機(jī)網(wǎng)點(diǎn)過網(wǎng)技術(shù) （Stochastic Screening Technology）。

（3）冷UV硬化技術(shù)（Cold UV Curing）（Holland,1997）：

Heraeus公司發(fā)展Excimer Lamp，不會(huì)產(chǎn)生紅外線，所以不會(huì)發(fā)熱，對(duì)于薄膜印刷或易生收縮效應(yīng)的被印物，有效佳的規(guī)位控制成果，其他的優(yōu)點(diǎn)為：省能源、不會(huì)侵蝕印刷機(jī)零件、不發(fā)出臭味……等。然而到目前為止其效率尚無法取代水銀燈管，未來發(fā)展極具潛力。

我國目前使用下版UV印刷的情況，與傳統(tǒng)平版印刷相比較，屬于極少數(shù)的技術(shù)種類。至目前為止，安裝專門為平版UV印刷的特性所設(shè)計(jì)的平版印刷機(jī)的廠商極少，多數(shù)使用于生產(chǎn)磁卡、膠片、及高品質(zhì)的化妝品包裝盒等。

國內(nèi)印刷公司使用較多的平版UV應(yīng)用，大部分應(yīng)用在上光的用途，它z大多為離線型UV上光。當(dāng)傳統(tǒng)平版印刷印刷完成的紙張印刷品需要高光澤的上光處時(shí)（包括全面上光及局部上光），多數(shù)采用此種方式。它的投資額較小，且多數(shù)為上光廠所投資，如此印刷公司不必投資，而上光廠因?yàn)樵O(shè)備可以發(fā)揮效率而較劃算。缺點(diǎn)為生產(chǎn)過程長，且品質(zhì)不穩(wěn)定。又因傳統(tǒng)平版印刷使用噴粉，故上光效果會(huì)受影響。此種組合多應(yīng)用于商業(yè)廣告印刷及包裝盒等。

目前關(guān)于平版UV印刷技術(shù)在國內(nèi)使用上的現(xiàn)況，設(shè)備上已無大的問題存在。由于國際上的領(lǐng)導(dǎo)廠商（印刷機(jī)如：海德堡、羅蘭；UV設(shè)備：IST METZ、Eltossch、Spectral；UV燈管：OSRAM……等）都有專業(yè)的完整設(shè)備，這些設(shè)備也已經(jīng)經(jīng)歷過國外印刷公司的嚴(yán)格考驗(yàn)，其使用效率與穩(wěn)定性已無大問題，除了設(shè)備投資額高這個(gè)財(cái)務(wù)上的問題外。目前國內(nèi)平版UV印刷技術(shù)應(yīng)用上的問題，主要集中于材料供應(yīng)及印刷適性等相關(guān)問題之上。